Name: Caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita Laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (MALDI-TOF) di volo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Impara la caratterizzazione di polimeri sintetici tramite MALDI-TOF MS per la chimica dei polimeri. Questo metodo permette di determinare il peso molecolare, la dispersità e l'identità dei gruppi terminali con precisione.

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Gli autori riconoscono che il Consorzio Smart Design di materiali, analisi ed elaborazione (SMATDAP) finanziato dalla National Science Foundation sotto un accordo cooperativo IIA-1430280 e LA Consiglio dei reggenti per un Istituto europeo di Oncologia (MEP). Campioni di polimero per questi esperimenti sono stati forniti da MilliporeSigma (Sigma-Aldrich).  Pubblicazione di accesso aperta di questo articolo è sponsorizzato da MilliporeSigma.

Attenzione: Tutte le reazioni sono state eseguite in una cappa aspirante. Si prega di leggere tutti i materiale sicurezza (MSDS) per qualsiasi prodotto chimico utilizzato e prendere le opportune precauzioni.
1. preparazione del campione
<ol><li>Preparazione delle soluzioni stock matrice<ol>
<li>Sciogliere 20 mg di acido α-ciano-4-idrossicinnamico (HCCA) in 1 mL di tetraidrofurano-Urotropine non (THF) e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
		<li>Sciogliere 20 mg di acido 2,5-dihydroxybenzoic (DHB) in 1 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparazione della soluzione stock cationi alcalini<ol>
<li>Sciogliere 2 mg di sodio trifluoroacetato (NaTFA) in 1 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
		<li>Sciogliere 2 mg di potassio trifluoroacetato (KTFA) in 1 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparazione delle soluzioni madri analita<ol>
<li>Esempio 1: Sciogliere 2 mg di acido poli (glicol etilenico) 2-amminoetil etere acetico (Mn = 5000) in 0,5 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
		<li>Esempio 2: Sciogliere 2 mg di bis(azide) di poliossietilene (Mn = 2000) in 0,5 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
		<li>Esempio 3: Sciogliere 2 mg di poly(L-lactide), tiolo terminato (Mn = 2500) in 0,5 mL di THF e agitare fino a completa dissoluzione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparazione di miscele campione per analisi<ol>
<li>Preparare una serie di soluzioni con matrix, analita e catione soluzione pur variando le proporzioni relative dei componenti tale che miscele di nove campioni unici sono realizzate. Ad esempio, conservazione della quantità di costante di matrice aggiunta soluzione stock (ad es.., 10 µ l), variare la quantità di analita soluzione di un fattore tre (ad es., 45, 15 e 5 µ l), pur anche variando la quantità di soluzione cazione di un fattore tre (ad es. ., 9, 3 e 1 µ l). Questi campioni resa efficacemente una 3x3 griglia di campioni con le due variabili di concentrazione differente su x e y assi (Figura 1).</li>
		<li>Per l'esempio rappresentativo, combinare 15 µ l della soluzione poly(L-lactide), con 15 µ l della soluzione DHB e 1 µ l della soluzione NaTFA.</li>
		<li>Aggiungere 1 μL di ogni composto di soluzione su un singolo campione bene sulla piastra MALDI (Figura 2). Aggiungere i campioni in modo incrementale in piccole porzioni per impedire che il campione che scorre fuori del pozzo di campione, permettendo ogni aliquota di evaporare a secchezza prima di aggiungere ulteriori esempi. Nota: Per più alto punto di ebollizione solventi, un fucile ad aria compressa può essere necessario per accelerare l'evaporazione del solvente, anche se deve essere usata cautela per evitare di riscaldare il piatto del campione, che potrebbe causare la piastra a deformarsi.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparazione di campioni standard per la calibrazione<ol>
<li>Preparare gli standard di calibrazione utilizzando il protocollo suggerito fornitore. Nota: Dendrimero calibranti sono stati selezionati per questo studio e sono disponibili come i dendrimeri puro o premiscelate con matrix, calibratore e catione a rapporti ottimizzati.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. dati acquisizione ottimizzazione
<ol><li>Avvio di acquisizione dati<ol>
<li>Aprire il software di acquisizione dati "FlexControl".</li>
		<li>Espellere la piattaforma per consentire il caricamento della piastra bersaglio premendo il "<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq1v2.jpg">" pulsante.</li>
		<li>Posizionare delicatamente la piastra con i campioni di calibratore e analita caricati sulla piattaforma con l'orientamento appropriato.</li>
		<li>Utilizzare il software di acquisizione per iniettare la piastra sulla piattaforma premendo il "<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq1v2.jpg">" di nuovo il pulsante.</li>
		<li>Selezionare un metodo di acquisizione di dati appropriati (modalità positiva acquisizione metodo) premendo File | Selezionare il metodo. Nota: Per la maggior parte dei campioni di polimero, tra cui il nostro rappresentante analiti, ionizzazione è previsto tramite complessazione con un catione e, pertanto, un metodo di acquisizione di modalità positiva è più appropriato. A seconda dello strumento, per intervalli di massa inferiori (500-10.000 Da) o quando è richiesta maggiore risoluzione, selezionare un file di metodo modalità riflettore. Per più alto peso molecolare campioni o quando maggiore sensibilità del segnale è necessaria e bassa risoluzione è accettabile, selezionare un modalità lineare metodo file.</li>
		<li>Prima dell'acquisizione dei dati, assicurarsi di un'opportuna serie di massa per la raccolta dati è selezionato-idealmente che la gamma massa metà della massa minima includerà la distribuzione prevista nonché doppia la massa più alta nella distribuzione prevista. Controllare questo facendo clic sulla scheda rilevazione e visualizzazione Gamma di massa. Nota: Questo aiuta ad per assicurare che il segnale da frammenti di degradazione di peso molecolare più bassi o più alto peso molecolare aggregati (dimero) che possono essere presenti nel campione sono incluse nel set di dati. Si noti inoltre che oligomeri di matrice sono notati frequentemente con alte intensità del segnale nella maggior parte dei spettri di massa MALDI-TOF, fornendo il rumore ad alta intensità con masse alte come Da 1.000, che complica analisi sotto questa massa. Anche se la taratura è necessario prima di ottenere un set di dati finale, un file di calibrazione accurata possa essere acquisito solo se vengono utilizzati parametri di acquisizione identici come quelli ottimizzati per l'analita in particolare. Di conseguenza, un preliminare ottimizzazione dello spettro di massa di analita è necessaria prima della calibrazione, seguita dalla riacquisizione di uno spettro di massa di analita calibrato.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Acquisizione dati preliminari<ol>
<li>Il software di acquisizione, selezionare la posizione sulla piastra di destinazione che corrisponde all'analita desiderata.</li>
		<li>Avviare la raccolta dei dati mentre si sposta l'obiettivo laser intorno al campione per massimizzare il segnale. Per avviare la raccolta dei dati, premere il tasto Start. Nota: Il laser può esaurire la matrice in una determinata posizione dopo ripetuti campionamenti.</li>
		<li>Utilizzando la barra di scorrimento sul lato sinistro della finestra di fotocamera, regolare la potenza del laser, tale che la potenza minima necessaria per ottenere una risoluzione isotopica è raggiunto. Nota: Quando si analizzano campioni multipli per confermare il rapporto ottimale di analita, catione e matrice, utilizzare la stessa potenza del laser su ciascuno dei campioni dell'analita per determinare quale campione presenta il miglior rapporto segnale/rumore per quei parametri di acquisizione. Continua ottimizzazione futura acquisizione con l'esempio che sembra mostrare il miglior rapporto segnale-rumore.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ottimizzazione di acquisizione dati<ol>
<li>Zoomando su un singolo picco nel mezzo della gamma massa di interesse, ottimizzare la risoluzione regolando la differenza nelle tensioni di accelerazione (per gli strumenti in questo studio, ciò comporta la regolazione del valore di "IS2"), che è in spettrometro scheda. Nota: Questo è più rapidamente ottimizzato variando il valore di IS2 a grandi passi, prendendo nota di cui valore genera la migliore risoluzione (cioè., il più piccolo grande ampiezza di picco a metà intensità massima del segnale) e quindi ottimizzando ulteriormente a piccoli passi di il valore di IS2. In genere, il valore ottimale di IS2 è superiore (più vicino a IS1) per polimeri di massa basse, inferiore e per i polimeri di massa elevati.</li>
		<li>Se lo si desidera, aumentare la risoluzione utilizzando la modalità reflectron. Nota: Modalità Reflectron consente la compensazione delle discrepanze nella velocità iniziale di ioni della stessa m/z forzando gli ioni di velocità più elevati dello stesso valore m/z in un percorso più lungo al rivelatore. Questo aumento nel percorso verso il rivelatore consente gli ioni più lenti dello stesso valore m/z per arrivare al rivelatore simultaneamente, concentrandosi in modo efficace gli ioni per una maggiore risoluzione. Anche se la modalità reflectron in genere migliora la risoluzione del segnale, per campioni con intensità di segnale debole, modalità lineare potrebbe essere necessario al fine di visualizzare i dati.</li>
		<li>Infine, ottimizzare la potenza del laser riducendo la potenza del laser più bassa possibile mentre ancora generando un ragionevole rapporto segnale-rumore (ad es., segnale di rumore di circa 10). Nota: Perché potenze laser superiori generalmente riducono la risoluzione e possono indurre la frammentazione, spettri di massa con migliore qualità vengono acquisiti utilizzando la potenza del laser ridotta ma un maggior numero di scansioni.</li>
		<li>Una volta ottimizzati i parametri di acquisizione, è possibile salvare gli spettri di massa non calibrati selezionando il File e quindi Salvare lo spettro di File come. Per calibrazione esterna, una nuova acquisizione del calibratore sotto questi parametri identici, ottimizzati deve essere eseguito prima che inizi una nuova acquisizione per generare lo spettro di massa calibrato dell'analita.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. MALDI calibrazione
<ol><li>Acquisizione di spettro di massa di calibrazione<ol>
<li>Utilizzando i parametri di acquisizione già ottimizzati per l'analita, acquisire uno spettro di massa ottimizzato del campione di massa standard. Nota: Idealmente, il set di calibrazione dovrebbe includere uno standard sopra la gamma di interesse, uno sotto e almeno uno nell'intervallo di interesse. La precisione della taratura è meglio se tutti i parametri di acquisizione sono identici per entrambi i campioni.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Creare un file di calibrazione<ol>
<li>Assicurarsi che qualsiasi calibrazione esistente viene annullata o in grado di essere sovrascritti premendo Invalidare calibrazione sotto lo spettrometro tab.</li>
		<li>Utilizzando gli stessi parametri di acquisizione (ad es., laser di potenza, tensione IS2), spostare il laser verso il pozzo di campione contenente il calibratore (ad es., Dendrimero standard, peptide) selezionando il corrispondente bene con il cursore e acquisire una spettro premendo Start.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Una volta acquisita sufficiente segnale, premere il tasto Start per terminare l'acquisizione dei dati.</li>
	<li>Una volta che uno spettro di massa del calibratore è stato acquisito, selezionare il menu a discesa Elenco di controllo di massa nella scheda calibrazione che corrisponde a quella standard di calibrazione. L'elenco di controllo di massa appropriato avrà le masse di riferimento del calibratore selezionato con il catione appropriato. Nota: Questi dovrebbero essere disponibili direttamente dall'offerente calibratore e assicurarsi di utilizzare i valori di massa monoisotopic quando risoluzione isotopica è realizzata (ad es., modalità di reflector sotto m/z = 5000), e una massa media i valori quando risoluzione isotopica non possono essere realizzati (ad esempio, modalità lineare sopra m/z = 5000),</li>
	<li>Prima corrispondenza il picco di riferimento corrispondente ad ogni picco di calibratore selezionato, assicurarsi che un picco appropriato scegliere protocollo viene utilizzato selezionando la scheda elaborazione . Nota: Protocolli di raccolta di picco possono variare in base su risoluzione spettrale. Per un calcolo medio di massa, il software dovrebbe prendere la massa media attraverso tutta la serie di picchi isotopici. Per un calcolo massa monoisotopic, il software dovrebbe essere impostato per calcolare la massa esatta del solo primo picco isotopico.</li>
	<li>Applicare la massa di riferimento dall'elenco di controllo di massa per il segnale corrispondente per lo spettro di massa del calibratore selezionando l'area a sinistra del picco di interesse e quindi facendo clic sulla massa corrispondente nell'elenco di controllo da applicare. Continuare il processo per i picchi di calibratore rimanenti. Nota: Per la calibrazione più accurata e precisa, impiattare i campioni dell'analita e calibratore ravvicinati come possibile destinazione, perché sottili variazioni in altezza della piastra di destinazione possono influenzare la precisione della calibrazione.</li>
	<li>Una volta che la scala di massa per i parametri di acquisizione ottimizzate sono stati calibrati, riacquisire lo spettro dell'analita.</li>
</ol>4. dati analisi e interpretazione
<ol><li>Picco di prelievo<ol>
<li>Aprire lo spettro dell'analita nel software di analisi dati (FlexAnalysis).</li>
		<li>Zoomare su un picco a identificare se risoluzione isotopica è stato realizzato selezionando il pulsante Zoom in intervallo-X .</li>
		<li>Premere massa elenco | Trovare per selezionare vette. Se il picco di monoisotopic viene risolto, è possibile selezionare questo primo picco nella distribuzione isotopica per determinare la sua massa utilizza un protocollo di picco-picking monoisotopic. Se il picco di monoisotopic non viene risolto, utilizzare un picco medio di massa raccolta protocollo e determinare la massa media di tutta la distribuzione isotopica.</li>
		<li>Continuare questo picco raccolta processo per ogni n-mer nella distribuzione polimero.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calcoli di analisi gruppo polimero caratterizzazione e fine Nota: Se usato correttamente, MALDI-TOF MS può fornire preziosi dati accurati per i calcoli di distribuzione di massa dei polimeri. Si noti che i dati di distribuzione di massa sono accurati solo quando dispersità del campione di polimero è relativamente basso (ad es., circa Đ= 1.3 o qui sotto).<ol>
<li>Calcolare il peso molecolare medio numerico, la massa media per quanto riguarda il numero di moli di ogni frazione di massa, utilizzando la formula: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq2v2.jpg"> dove Nho = numero di molecole di peso molecolare specifico e Mio = il peso molecolare specifico di tali molecole.</li>
		<li>Calcolare il peso molecolare medio di peso, la massa media per quanto riguarda il peso di ogni frazione di massa, utilizzando la formula: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq3v2.jpg"> dove N ho = numero di molecole di peso molecolare specifico e M io = il peso molecolare specifico di tali molecole.</li>
		<li>Una volta che sono stati calcolati sia il Mw e Mn , quantificare l'ampiezza della distribuzione del peso molecolare usando il rapporto Mw/mn che si chiama dispersità, Đ.</li>
		<li>La caratteristica più unica e potente di analisi dei dati di MALDI-TOF MS è la capacità di determinare o confermare i gruppi terminali di omopolimeri. Determinare il gruppo di fine riorganizzando la seguente formula per la massa osservata di un n-mer nello spettro di massa (Mn-mer): Mn-mer = n (MRU ) + MEG1 + MEG2 Mdello ione dove n = grado di polimerizzazione, MEG1 = massa del gruppo α-fine, MEG2 = massa del gruppo ω-fine, MRU = massa dell'unità ripetitiva del polimero, e Mdello ione = massa dello ione che complessi con il polimero.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori hanno interesse finanziario relativo ai calibranti sferica utilizzato in questo studio.

Spettrometria di massa MALDI-TOF è un prezioso strumento analitico per la caratterizzazione dei polimeri a causa della sua capacità di generare ioni polimero nello stato singolarmente caricato e con frammentazione minima. Questa tecnica di ionizzazione soft utilizza impulsi laser corti per desorbimento campioni allo stato solido dell'analita polimero incorporati in una matrice composta per generare ioni di polimero in fase gassosa. Le macromolecole sono in genere ionizzate di complessazione con i cationi che vengono aggiunti alla matrice per consentire la loro analisi mediante spettrometria di massa. Questi ioni macromolecolari quindi vengono accelerati da una tensione di estrazione per portarli nell'area di campo-libero del tubo di volo che può consentire loro m/z deve essere determinato basato sul loro tempo di volo tra la sorgente di ioni e il rivelatore5 , 32.
Rispetto ad altre tecniche di caratterizzazione di polimeri, qualità di spettri MALDI-TOF MS è fortemente dipendente da parametri di acquisizione dati e preparazione del campione. Anche se non c'è alcuna formula set per la preparazione del campione, comprendere la funzione di ogni componente della preparazione del campione consente più rapida ottimizzazione empirica. Il fattore più importante nella preparazione del campione MALDI è selezione della matrice poiché compatibilità della matrice con l'analita di polimero è fondamentale per permettendo matrice eccitato generare singoli, desorbiti macromolecole in un stato ionizzato5, 15,17,19. Dopo aver selezionati gli agenti di matrix e cationizzazione adatti, il corretto rapporto dell'analita, di matrice e di cationizzazione agente deve essere determinato. Ciò sarà possibile empiricamente creando una griglia bidimensionale di campioni (Figura 1) sulla piastra bersaglio MALDI-TOF MS (Figura 2) con l'aumento di concentrazione di matrice su un asse e aumentando la concentrazione di sostanza di cationizzazione sul altri.
Simile alla preparazione del campione MALDI, non c'è nessuna formula fissa per la determinazione dei parametri di acquisizione dati; Tuttavia, certe tendenze dovrebbero essere considerate per accelerare ottimizzazione spettrale. Modalità reflectron, che aumenta la risoluzione, ma diminuisce il segnale complessivo, viene in genere scelto per gamme più basse di massa (in questi esempi, seguito Da 4.000) dove si può ottenere una risoluzione isotopica. In questi casi, i calcoli di massa monoisotopic e picco raccolta metodi sono stati usati. Per campioni di polimero con masse sopra Da 4.000, modalità lineare è stato usato con i calcoli di massa medio e picco metodi di prelievo. Per migliorare la risoluzione del segnale, le tensioni di origine dello ione devono essere regolate in piccoli incrementi con la tendenza generale dei polimeri di massa più grandi con maggiore tensione differenziale (IS1 contro IS2).
Po ottimizzato preparazione del campione e acquisizione parametri in grado di fornire precisione, accuratezza di massa può essere raggiunto solo attraverso taratura efficace. Il tempo di volo per una data massa può variare leggermente rispetto ai parametri di acquisizione variabile e piastra anche posizioni, pertanto una taratura dovrebbe essere effettuata per ogni set di parametri di acquisizione ottimizzate per ottenere massa accurata determinazioni5,30. Una volta che sono stati ottimizzati i parametri di acquisizione e preparazione dei campioni, gli spettri devono essere tarati usando queste stesse condizioni esatte.
A causa dell'eccezionale risoluzione e accuratezza di massa osservata negli spettri di massa MALDI-TOF ottimizzati dei polimeri, questa tecnica è diventata un valido strumento gratuito per la determinazione dei dati di distribuzione di massa di polimero. Tuttavia, la capacità di risolvere le singole unità di ripetizione all'interno della distribuzione di massa di polimero fornisce un vantaggio particolare per l'analisi di gruppo fine relativo altro polimero tecniche di caratterizzazione come la cromatografia a permeazione di gel (GPC) e nucleare risonanza magnetica (NMR). Questo è particolarmente utile per determinare la fedeltà delle reazioni di funzionalizzazione gruppo fine e la natura quantitativa delle reazioni di fine gruppo coniugazioni. Questo manoscritto ha dimostrato la capacità di risolvere la massa dell'unità di ripetizione di singoli polimero con fino a due punti decimali di accuratezza di massa, consentendo la conferma delle modifiche gruppo fine con un elevato livello di fiducia. Con i notevoli progressi che sono stati fatti recentemente nel campo della sintesi del polimero di precisione, MALDI-TOF MS sta diventando uno strumento sempre più importante per determinare la struttura macromolecolare e funzionalità.

Con i miglioramenti nella vita di tecniche di polimerizzazione, polimeri di precisione con gruppi terminali quantitativamente funzionalizzati sono sempre più disponibili1. Lo sviluppo simultaneo di azide-alchino e thiolene fare clic su componenti chimici ha permesso l'accoppiamento quasi quantitativa delle macromolecole di altre parti, fornendo accesso a una gamma di materiali ibridi2,,3,4 . Tuttavia, sono necessarie tecniche analitiche precisi per caratterizzare i materiali e i prodotti di queste reazioni di coniugazione di polimero partenza. Tempo di desorbimento/ionizzazione laser assistito da matrice volo della spettrometria di massa (MALDI-TOF MS) è una tecnica analitica di ionizzazione morbida prezioso per la caratterizzazione di polimeri perché può generare ioni di polimero in uno stato di singola carica con il minimo frammentazione5,6. MALDI-TOF MS ha importanti vantaggi su altri metodi di caratterizzazione dei polimeri convenzionali perché può fornire spettri di massa con risoluzione del n-mers individuali all'interno della distribuzione di massa di polimero. Di conseguenza, tali spettri di massa può fornire informazioni precise circa il peso molecolare medio, ripetere unità di massa e peso molecolare dispersità7, che a sua volta può delucidare concorrenti meccanismi di polimerizzazione come trasferimento di catena8 . Tuttavia, MALDI-TOF MS è particolarmente potente a fornire informazioni su polimero fine gruppi9,10, che può essere utilizzato per confermare la fine gruppo modifiche10,11 e altri trasformazioni12 come polimero cyclizations11,13. Altrettanto importante, la relativamente piccola quantità di analita (sub-microgrammi) necessaria per la spettrometria di massa analisi rende questa tecnica utile per la caratterizzazione quando siano disponibili solo traccia quantità di materiale.
L'analisi MALDI-TOF MS Polimeri può essere diviso in quattro distinte fasi: preparazione, calibrazione dello strumento, spettrale acquisizione e analisi dei dati di esempio. Preparazione del campione è il passo più essenziale per la generazione ottimizzata di spettri di massa MALDI-TOF e si verifica prima che il campione è stato introdotto in strumento14,15. La selezione di una matrice appropriata con parametri di solubilità simili come il polimero dell'analita è fondamentale per ottenere spettri di massa MALDI-TOF di alta qualità e linee guida per la selezione della matrice sono state segnalate altrove14,15, 16,17. Un database di polimero MALDI "ricette" per la preparazione del campione è stato anche pubblicato online18. Per i nuovi polimeri, selezione della matrice può essere affrontato prima comprendere la solubilità del polimero e selezionando una matrice con simili solubilità parametri14,19. Polimeri con affinità protonica alta possono essere protonata dalla maggior parte delle matrici14 (che spesso contengono gruppi carbossilici), ma per altri polimeri, un agente di cationizzazione è richiesto14. Ioni alcalini adducono bene con ossigeno-contenere specie (ad es. poliesteri e polieteri), mentre gli idrocarburi insaturi (es. polistirolo) addotto con metalli di transizione quali gli ioni argento e rame14, 19. perché i campioni di polimero in questo esperimento contenevano atomi di ossigeno nella spina dorsale, sodio o potassio trifluoroacetato (TFA) sono stati usati come l'agente di cationizzazione. Dopo aver selezionati gli agenti di matrix e cationizzazione, le proporzioni relative di analita, agente cationico e matrice devono essere attentamente ottimizzate per garantire alto segnale/disturbo. In questa procedura, i parametri per la preparazione del campione sono già stati ottimizzati, tuttavia una procedura di ottimizzazione empirica campione (passo 1.4.1., Figura 1) che varia sistematicamente le concentrazioni dei tre componenti (analita, cazione e matrice) è efficace per la rapida determinazione loro rapporti ottimali.
Acquisizione dati richiede anche l'ottimizzazione di un numero di parametri. I parametri più importanti includono la modalità ioni positivi o negativi dello spettrometro, la modalità di funzionamento dello strumento (lineare rispetto al riflettore), la tensione di accelerazione e il tempo di ritardo di estrazione. Un altro modo che la risoluzione può essere aumentata è attraverso l'utilizzo di "reflectron" modalità20,21,22,23. Modalità reflectron essenzialmente raddoppia la traiettoria di volo degli ioni al rilevatore riflettendo gli ioni all'estremità del tubo di volo indietro verso un rilevatore nei pressi della sorgente mentre rifocalizzazione ioni con diversi momenti, e quindi aumentando la risoluzione però diminuendo la potenza del segnale. Inoltre, gli spettri ad alta risoluzione più alti ottenibile facendo diminuire la potenza del laser che riduce al minimo il rapporto segnale-rumore facendo diminuire il numero e l'energia delle collisioni e quindi riducendo la frammentazione e la disomogeneità cinetica24. Sintonizzando tutti questi parametri, gli ioni possono essere focalizzati per minimizzare l'effetto di eventuali disomogeneità nella posizione iniziale o la velocità che si verifica durante il processo di desorbimento laser. Quando i parametri di acquisizione sono ottimizzati, isotopici risoluzione spesso possa essere raggiunti per ioni con masse superiori a 10.000 Da, anche se questo dipende anche la lunghezza del tubo di volo e il design dello strumento. Più organici composti che contengono almeno un eteroatomo sono inclini a complessante con cationi alcalini quali litio, sodio e potassio. Molti dei metalli dell'alcali sono monoisotopes o degli isotopi limitati e pertanto non amplino la distribuzione.
Mentre i parametri dello strumento possono essere regolati per ottimizzare la precisione di dati, precisione dei dati avviene solo con un' appropriata calibrazione11. Proteine e peptidi erano originariamente utilizzati come calibranti grazie alla loro monodispersity e disponibilità, ma soffrono di stabilità variabile e la prevalenza di impurità25. Alternative più conveniente e stabile hanno incluso i cluster inorganici e polidispersi polimeri26,27,28,29. Purtroppo, queste funzionalità alternative disperdere le masse, che complicano le assegnazioni di massa, come pure le più piccole masse in generale, che li rende utili solo per tarature riportate Da 10.000. Per combattere questi problemi, Grayson et al. 25 ha sviluppato un sistema di calibrazione di MS Dendrimero-based, poliestere monodispersi, che vanta sia vasta matrice e solvente compatibilità, stabilità di durata (> 8 anni) e minor costo di produzione. Basato sui punti di forza di questo sistema, è stato selezionato come il calibratore per questi esperimenti.
Ci sono due tipi principali di calibrazione: interne ed esterne30. Effettuare la calibrazione esternamente, standard con le masse che staffa che dell'analita sono disposto sul piatto di destinazione MALDI in un campione diverso rispetto l'analita per generare uno spettro di massa separato da cui può essere generato un file di calibrazione. D'altra parte, una maggiore precisione può essere realizzata spesso con una calibrazione interna, che coinvolge il calibratore di miscelazione con l'analita per ottenere uno spettro ibrido con segnali calibratore sia dell'analita. Nella procedura descritta di seguito, è stata implementata una calibrazione esterna. Dopo la corretta calibrazione della bilancia massa, dati di massa accurati analita possono essere acquisiti. Per garantire la più accurata calibrazione, è importante che l'acquisizione dei dati si verifica subito dopo la calibrazione.
Infine, una volta calibrato l'ottimizzata, insiemi di dati sono stati acquisiti e i dati sono stati analizzati per fornire informazioni strutturali sui campioni di polimero. La spaziatura tra n-mers all'interno della distribuzione di polimeri in grado di fornire misure accurate dell'unità ripetitiva massa. Il peso molecolare medio numerico (Mn) e altri calcoli di distribuzione di massa (ad es., Mw (peso molecolare medio ponderale) e Đ (dispersità)) può essere determinata anche dalla distribuzione segnale nel (spettri di massa fase 4.2 per i calcoli). Forse in modo più univoco, nel caso di omopolimeri, la somma delle masse di gruppo fine può essere confermata determinando l'offset della distribuzione polimero per quanto riguarda la massa delle unità ripetuta da solo. Gli spettri di massa MALDI-TOF ricco di informazioni forniscono dati di caratterizzazione prezioso che sono complementari alle più tradizionali tecniche di caratterizzazione di polimeri come cromatografia di esclusione di formato, spettroscopia infrarossa-trasformata di Fourier, e risonanza magnetica nucleare.

<table><tbody><tr><td>poliossietilene bis(azide) (Mn=2000)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>689696</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/689696?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>acido acetico 2-ammino-etiletere (Mn= 5000)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>757918</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/757918?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>poli(L-lattide), tiolo terminato (Mn=2500)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>747386</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/747386?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg; &nbsp; peptide basso</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS20</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs20?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg; &nbsp; terreno peptidico</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS21</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs21?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg; &nbsp; peptide alto</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS22</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs22?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>2,4 dinitrofluorobenzene</td><td>TCI</td><td>A5512</td><td></td></tr><tr><td>maleimmide</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>129585</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/129585?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>1-etinilfluorobenzene&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>766-98-3</td><td></td></tr><tr><td>trietilammina</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>471283</td><td></td></tr><tr><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/471283?lang=en&region=US N,N,N',N",N",N"-pentametildietilentriammina</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>369497</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/369497?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>Bromuro di rame(I)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>254185</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/254185?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>acido acetico glaciale</td><td>Fisher Scientific</td><td>A38212</td><td></td></tr><tr><td>metabisolfito di sodio</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>13459</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/13459?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>trifluoroacetato di potassio</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>281883</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/281883?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>trans-2-[3-(terz-butilfenil)-2-metil-2-proerilidene]malononitrile</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>727881 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/727881?lang=en&region=US</td><td></td></tr><tr><td>acido a-ciano-4-idrossicinnamico</td><td>MilliporeSigma (Sigma)</td><td>C8982</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/c8982?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>tetraidrofurano</td><td>Fisher Scientific</td><td>T425-1</td><td></td></tr><tr><td>diclorometano</td><td>VWR analitico</td><td>BDH1113-4LG</td><td></td></tr></tbody></table>

caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (maldi-tof) di volo

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry

Ci sono molte tecniche che possono essere impiegati nella caratterizzazione di omopolimeri sintetici, ma pochi forniscono utili informazioni per l'analisi di gruppo fine come tempo di ionizzazione matrix-assisted laser desorption volo della spettrometria di massa (MALDI-TOF MS). Questo tutorial illustra i metodi per l'ottimizzazione della preparazione del campione, acquisizione spettrale, e analisi dei dati dei polimeri sintetici utilizzando i parametri critici di MALDI-TOF MS. durante la preparazione del campione includono la selezione della matrice, identificazione di un sale di cationizzazione appropriato e messa a punto le proporzioni relative di matrice, catione e analita. I parametri di acquisizione, ad esempio la modalità (lineare o riflettore), polarizzazione (positivo o negativo), tensione di accelerazione e tempo di ritardo, sono anche importanti. Dato qualche conoscenza della chimica coinvolta sintetizzare il polimero e ottimizzando i parametri di acquisizione di dati e le condizioni di preparazione del campione, spettri dovrebbero essere ottenuti con sufficiente risoluzione e accuratezza di massa per consentire l'inequivocabile determinazione dei gruppi fine della maggior parte omopolimeri (masse inferiori a 10.000) oltre all'unità di ripetizione di massa e la distribuzione di peso molecolare complessiva. Anche se ha dimostrato su un insieme limitato di polimeri, queste tecniche generali sono applicabili a una più vasta gamma di polimeri sintetici per determinare la distribuzione di massa, anche se fine gruppo determinazione è possibile solo per gli omopolimeri con strette dispersità.

Un protocollo per la volta di ionizzazione matrix-assisted laser desorption di caratterizzazione di spettrometria di massa (MALDI-TOF MS) dei polimeri sintetici è descritto compreso l'ottimizzazione dell'acquisizione spettrale, preparazione del campione e l'analisi dei dati di volo.

Caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita Laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (MALDI-TOF) di volo

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group ...

L'obiettivo generale di questo tutorial MALDI-TOF MS è quello di insegnare agli utenti la preparazione, l'acquisizione e l'analisi dei campioni di polimeri durante la caratterizzazione mediante MALDI-TOF MS. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della caratterizzazione dei polimeri, come il peso molecolare del polimero, la dispersione e l'identità del gruppo finale. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente la determinazione dei gruppi terminali omopolimerici. Innanzitutto, preparare una serie di soluzioni mescolando soluzioni di matrice, analita e catione precedentemente preparate, variando le proporzioni relative dei componenti in modo tale da ottenere nove miscele di campioni uniche.Per questo esperimento, combinare 15 microlitri di soluzione di poli(L-lattide) con 15 microlitri di soluzione di acido 2,5-diidrossibenzoico e un microlitro di soluzione di tricloroacetato di sodio. Pipettare un microlitro di ciascuna miscela di soluzione su un singolo pozzetto per campioni su una piastra target MALDI. Aggiungere i campioni in modo incrementale in piccole porzioni per evitare che il campione fuoriesca dal pozzetto, consentendo a ciascuna aliquota di evaporare fino a raggiungere l'essiccazione prima di aggiungere ulteriore campione.Per avviare l'acquisizione dei dati, aprire innanzitutto il software di acquisizione dati Flexcontrol. Espellere la piattaforma per consentire il caricamento della piastra di destinazione premendo il pulsante di espulsione. Posizionare delicatamente la piastra di destinazione con il calibrante caricato e i campioni di analita sulla piattaforma con l'orientamento appropriato.Quindi, utilizzare il software di acquisizione per iniettare la piastra di destinazione sulla piattaforma premendo nuovamente il pulsante di espulsione. Selezionare un metodo di acquisizione dati appropriato premendo File e scegliendo Seleziona metodo. Prima di acquisire i dati, assicurarsi che sia selezionato un intervallo di massa appropriato per la raccolta dei dati facendo clic sulla scheda Rilevamento e visualizzando l'intervallo di massa.Dal software di acquisizione, selezionare la posizione sulla piastra target che corrisponde all'analita desiderato. Per avviare la raccolta dei dati, premere Start e spostare il bersaglio laser attorno al campione per massimizzare il segnale. Utilizzando la barra di scorrimento sul lato sinistro della finestra della fotocamera, regolare la potenza del laser in modo tale da raggiungere la potenza minima necessaria per ottenere la risoluzione isotopica.Ingrandendo un singolo picco al centro dell'intervallo di massa di interesse, ottimizzare la risoluzione regolando la differenza nelle tensioni di accelerazione variando il valore IS2 nella scheda Spettrometro. Infine, ottimizza la potenza del laser riducendola il più possibile pur generando un rapporto segnale/rumore ragionevole. Una volta ottimizzati i parametri di acquisizione, salvare il metodo selezionando File e quindi Salva metodo con nome.Assicurarsi che qualsiasi calibrazione esistente sia annullata o in una posizione tale da essere sovrascritta premendo Annulla validità calibrazione nella scheda Spettrometro.Utilizzando gli stessi parametri di acquisizione, spostare il laser sul pozzetto del campione contenente il calibrante selezionando il pozzetto corrispondente con il cursore e acquisire uno spettro premendo Start. Una volta acquisito un segnale sufficiente, premere Avvia per terminare l'acquisizione dei dati. Una volta acquisito lo spettro di massa del calibrante, selezionare il menu a discesa Elenco di controllo di massa nella scheda Calibrazione corrispondente a tale standard di calibrazione.Prima di abbinare il picco di riferimento corrispondente a ciascun picco di calibrazione selezionato, assicurarsi che venga utilizzato un protocollo di prelievo dei picchi appropriato selezionando la scheda Elaborazione. Applicare la massa di riferimento dall'elenco di controllo di massa al segnale corrispondente per lo spettro di massa del calibrante selezionando l'area a sinistra del picco di interesse e quindi facendo clic sulla massa corrispondente nell'elenco di controllo da applicare. Continuare questo processo per i picchi di calibrazione rimanenti.Riacquisire lo spettro dell'analita una volta calibrata la scala di massa per i parametri di acquisizione ottimizzati. Aprire lo spettro dell'analita nel software di analisi dei dati. Ingrandisci un picco per identificare se la risoluzione isotopica è stata raggiunta selezionando il pulsante Zoom nell'intervallo X.Ora, premi Elenco di massa e scegli Trova per selezionare i picchi. Se il picco monoisotopico viene risolto, selezionare questo primo picco nella distribuzione isotopica per determinarne la massa utilizzando un protocollo di prelievo dei picchi monoisotopici. MALDI-TOF MS conferma la stretta distribuzione del poli(L-lattide)tiolo terminato e il software di analisi è stato utilizzato per calcolare le caratteristiche del polimero mostrate qui.La massa osservata per il 26-mer è 1973,62, che è meno 0,07 dalton diversa dal valore teorico. Un segnale più piccolo a 2045.74 è indicativo di transesterificazione durante la polimerizzazione dell'acido lattico all'apertura dell'anello. Un piccolo picco a 2057,73 è probabilmente la conseguenza dell'inizio dall'acqua durante la polimerizzazione dell'apertura dell'anello del monomero di lattide.MALDI-TOF MS conferma la distribuzione ristretta del poli(L-lattide)tiolo terminato dopo una reazione tiolo-ene con maleimmide ed è stato utilizzato un software di analisi per calcolare le caratteristiche del polimero mostrate qui. La massa teorica del 26-mer di poli(L-lattide)tiolo terminato corrisponde a 2070,56891, che è 0,03 dalton diversa dalla massa osservata. La stessa specie ionizzante con potassio è stata osservata anche a 2086.49.Un piccolo picco a 2167,58 è indicativo della stessa impurità dovuta all'inizio dell'acqua che è stata osservata nel materiale di partenza. Lo stesso spostamento di massa osservato per i prodotti della reazione tiolo-ene non si verifica, il che indica che questo composto terminato con acido carbossilico mancava del gruppo terminale tiolico per subire la reazione di funzionalizzazione. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come ottimizzare la preparazione del campione e i parametri di acquisizione dei dati, nonché analizzare i dati generati dalla caratterizzazione con spettrometria di massa MALDI-TOF dei polimeri.

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Corrosione dell'imaging nell'interfaccia Metal-Paint con spettrometria di massa ionica secondaria a tempo di volo

Impara la caratterizzazione di polimeri sintetici tramite MALDI-TOF MS per la chimica dei polimeri. Questo metodo permette di determinare il peso molecolare, la dispersità e l'identità dei gruppi terminali con precisione.

Caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita Laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (MALDI-TOF) di volo (Video) | JoVE Journal

Caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita Laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (MALDI-TOF) di volo

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